秋季台风倒槽特大暴雨的对流特征和预报难点分析

范爱芬,彭霞云,娄小芬,王丽颖,傅良

(浙江省气象台，杭州 310057)

引言

台风暴雨一直是预报中的难点与重点，众多学者研究表明冷空气侵入台风倒槽或残留低压是引发秋季台风特大暴雨的主要原因(刘晓波等，2008；吴婷婷等，2009；何立富等，2009；蒋荣复等，2010；张建海和庞盛荣，2011；杜惠良等，2011；何秀恋等，2011；曹晓岗等，2014；陈莲等，2015；王毅等，2019；沈杭锋等，2020)。黄莉等(2018)对1980—2016年进入广西的秋季台风暴雨增幅的研究表明适当的冷空气影响是秋季台风暴雨增幅的主要因素，但冷空气如何触发暴雨增幅有待进一步研究。台风倒槽特大暴雨往往伴有中尺度对流的发生发展，目前对倒槽暴雨的对流触发机制还不是十分清楚。何立富等(2009)分析了秋台风“泰利”(0513)低压大暴雨过程，认为冷暖空气的交汇导致边界层能量锋区明显加强，激发强对流系统发生。王毅等(2019)对秋台风“鲇鱼”的研究表明，不同的大气层结造成了中尺度对流特征和降水性质的差异。郭宇光等(2018)的分析表明，秋台风“杜鹃”减弱过程中造成的宁波异常强降水是由“杜鹃”减弱后的外围云系在加强西进的副高边缘通过对流发展引发。刘文婷和朱佩君(2015)分析了台风“麦得姆”(1410)北侧对流雨带的触发过程，认为初始对流在弱的对流不稳定和条件对称不稳定下，由锋面强迫和地形抬升共同触发。

地形强迫与暴雨增幅紧密相关。陈联寿等(2004)指出潮湿气流向岸地形辐合将会使台风暴雨增长，雨区范围扩大。黄奕武等(2009)就地形对秋台风“罗莎”（0716）降水的影响分析表明，沿海地区过程降水量与地形呈显著正相关。刘建勇等(2014)认为浅薄冷空气从低层侵人秋台风“菲特”残留低压的外围环流，在沿岸地区形成海岸锋，引发强降雨。董美莹等(2017)分析了1971—2010年浙江TC倒槽暴雨的分布特征，发现浙江倒槽暴雨主要发生在宁波南部至温州一带沿海地区，暴雨中心位于台州和温州沿海。而2013年的“菲特”和2016年的“鲇鱼”倒槽特大暴雨分别位于浙北地区和浙南地区，有必要进一步分析原因。

另外，低空急流、水汽输送和不稳定能量也是导致台风暴雨的重要因素(孙建华等，2006；林毅等，2007；赵宇等，2011；戴竹君等，2014；黄小丹等，2015；姚日升等；2018；范爱芬等，2017，2019；段晶晶等，2019)。本文将通过对三个秋季台风登陆后特大暴雨区的低空急流、水汽输送、不稳定能量、大气层结和冷空气影响以及引发浙江特大暴雨的中尺度对流系统的发生发展等研究，总结归纳出秋季台风倒槽特大暴雨的大尺度环流特征和中尺度对流的可能触发因子。

1 “菲特”、“鮎鱼”和“杜鹃”台风暴雨概况

“菲特”、“鮎鱼”和“杜鹃”三个秋季台风登陆后的特大暴雨(24 h雨量≥250 mm)均出现在路径右侧数百公里外的台风倒槽处(图1a—c)。倒槽强降水呈间歇性分布(图1d—f)，余姚2013年10月7日、文成2016年9月28日和镇海2015年9月29日24 h最 大雨量达367 mm、440 mm和314 mm。倒槽距减弱的台风中心有数百公里，在地面或850 hPa以下的低空伴有偏北向突起的低压槽(图4)，其中7日夜间“菲特”倒槽由其残涡与东侧“丹娜丝”双台风环流共同构成(图4d)。

图1 台风路径、强度和登陆后累计雨量及倒槽区域代表站的逐小时雨量演变(单位：mm)(a)“菲特”2013年10月7日02时—9日08时；(b)“鮎鱼”2016年9月28日05时—29日13时；(c)“杜鹃”2015年9月29日09时—30日12时；(d)余姚站2013年10月6日20时—8日08时；(e)文成站2016年9月27日22时—29日10时；(f)镇海站2015年9月29日02时—30日14时Fig.1 The track,intensity and accumulated rainfall(unit:mm)after landfall of typhoon“Fitow”,“Megi”and“Dujuan”,and hourly rainfall-time evolution of Yuyao,Wencheng and Zhenhai:(a)02∶00 BT 7 October-08∶00 BT 9 October 2013,(b)05∶00 BT 28 September-13∶00 BT 29 September 2016,(c)09∶00 BT 29 September-12∶00 BT 30 September 2015,(d)20:00 BT 6 October-08∶00 BT 8 October 2013,(e)22∶00 BT 27 September-10:00 BT 29 September 2016 and(f)02∶00 BT 29 September-14∶00 BT 30 September 2015.

“菲特”强台风于2013年10月7日1时15分(北京时，下同)登陆福鼎沙埕镇沿海后转为西—西南方向移动，并快速减弱。登陆后最强降雨出现在浙北、上海和江苏东南地区(图1a)，浙北和浙江沿海地区有13个县(市、区)日雨量超过当地日雨量极值。“鮎鱼”和“杜鹃”台风分别于2016年9月28日4时50分和2015年9月29日8时50分登陆福建泉州惠安县沿海和莆田秀屿区沿海，登陆后“鲇鱼”减弱缓慢，“杜鹃”快速减弱。“鲇鱼”登陆后最强降雨出现在浙南地区(图1b)，温州和丽水地区日雨量破历史记录共有10站。“杜鹃”和“鮎鱼”在路径、登陆地点、登陆时间和登陆强度上高度一致，但降水量和空间分布差异大，无论是总雨量还是强降雨范围，“杜鹃”均较“鮎鱼”要小，但“杜鹃”减弱消亡期间仍给浙北东部地区带来特大暴雨(图1c)。

2 业务预报难点

2.1 模式对倒槽降水预报明显偏小

目前，数值模式对登陆台风本体环流的降水预报能力提高较快，但对其登陆后的倒槽降水预报仍不理想。“菲特”和“杜鹃”都是登陆福建后快速减弱消亡的台风，登陆后8 h即减弱为热带低压，低压分别持续了2 h和4 h后停止编报。但在减弱消亡的过程中，它们的外围倒槽均出现了降水加剧的现象，特别是“菲特”，降水加剧时间持续24 h以上，以致浙江北部地区、上海和江苏东南地区出现特大暴雨(图2b、c)。分析业务预报中参考权重较大的EC模式对“菲特”的降雨预报，发现其对“菲特”本体环流造成的降水预报(东南沿海和浙江南部地区)基本正确，但是对倒槽螺旋雨带降水预报偏小(图2a、d)；登陆后的倒槽降水预报(浙江北部地区至江苏东南地区)明显偏小，其中“菲特”减弱为低压后的倒槽特大暴雨基本漏报，模式继续预报暴雨区位于“菲特”低压环流北侧(图2e)，实况则是数百公里之外的浙江北部地区出现特大暴雨(图2b)。“菲特”停止编报后，江苏东南部至浙江中北部的东部地区出现的特大暴雨(图2c)，模式预报的落区向西偏离了100多公里，量级偏小(图2f)。EC模式对“杜鹃”本体环流降水的量级预报与实况较符，倒槽降水预报也明显偏小。“鮎鱼”登陆后强度减弱缓慢，从台风减弱为热带低压用了17 h，低压又持续了数小时才在江西境内停止编报。浙江南部地区强降雨持续时间长，部分市、县出现特大暴雨，EC模式对暴雨的落区预报基本正确，降水量预报明显偏小，特大暴雨未能报出(图略)。

图2 2013年10月6日20时—7日08时(a)、7日08时—20时(b)和7日20时—8日08时(c)12 h实况雨量和起报时间为10月6日08时(d)、20时(e)和7日08时(f)的EC细网格模式对应的12 h预报雨量Fig.2 The observed rainfall(a)from 20∶00 BT 6 October to 08∶00 BT 7 October,(b)from 08∶00 to 20∶00 BT 7 October and(c)from 20∶00 BT 7 October to 08∶00 BT 8 October,and EC numerical model 12 h forecast rainfall with start time at(d)08∶00,(e)20∶00 BT 6 October and(f)08∶00 BT 7 October.

2.2 中尺度对流系统的触发和持续

三个秋季台风倒槽特大暴雨均由中尺度对流的持续影响造成(图3)。“菲特”和“鮎鱼”减弱期间，有冷空气影响，低空出现温度锋区，5个纬度之间的温度差大于等于5℃(图3a、b)，并伴有假相当位温θse和温度冷平流(图7b、图9)，中尺度对流和强降雨范围大，持续时间长(图1a、b、d、e)。“杜鹃”减弱消亡期间，基本没有冷空气影响(图3c)，中尺度对流范围相对较小，强降水持续时间相对较短(图1f)。业务预报的最大难点是“杜鹃”停止编报后倒槽暖区对流系统的触发以及“菲特”和“鮎鱼”减弱消亡期间，中尺度对流的长时间持续。下面着重对以下时段(“菲特”7日到8日上午、“鮎鱼”28日下午到29日早晨、“杜鹃”29日夜里到30日早晨)特大暴雨的中尺度对流发生发展及其有利的大尺度环境开展研究分析。

图3 “菲特”2013年10月7日14时(a)、“鮎鱼”2016年9月28日20时(b)和“杜鹃”2015年9月29日20时(c)925 hPa温度(等值线，单位∶K)、风(风向杆)和TBB(阴影，单位∶℃)分布Fig.3 925 hPa temperature(unit∶K),wind and TBB(unit∶℃)at(a)14∶00 BT 7 October 2013,(b)20∶00 BT 28 September 2016 and(c)20∶00 BT 29 September 2015.

图7 “菲特”2013年10月7日08时850 hPa(a)和20时925 hPa(b)温度(红色线，单位∶℃)、风和θse平流(阴影，单位∶K·s-1)Fig.7 Temperature(red line,unit∶℃),wind andθse advection(shade,unit∶K·s-1)at 850 hPa at(a)08∶00 BT and(b)925 hPa at 20∶00 BT 7 October 2013.

3 大尺度环流配置

副热带高压(以下简称副高)、西南季风和双台风等大尺度环流的合理配置为三个秋季台风登陆后减弱消亡期间特大暴雨的产生提供了有利的水汽和动力、热力条件。特大暴雨发生在低空水汽通量辐合、θse大值区或锋区以及大尺度强迫抬升的重叠区域。同时，减弱的台风中心附近也出现了类似的重叠现象(图5)，这可能是大尺度模式预报强降雨出现在中心附近的主要原因，但中心附近的大气层结不稳定性弱，甚至接近中性，降水的对流性弱，未能出现特大暴雨(见4.2)。

图5 “菲特”2013年10月7日08时(a)、14时(b)、20时(c)和“鲇鱼”2016年9月28日14时(d)、20时(e)以及“杜鹃”2015年9月29日20时(f)925 hPa水汽通量辐合(阴影，单位：10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1)、假相当位温θse(蓝色线，单位:K)、风(风向杆)以及700 hPa垂直速度图(红色点线，单位：Pa·s-1)(图c为850 hPa垂直速度)Fig.5 Water vapor flux convergence(shaded,unit:10-7g·cm-2·hPa-1·s-1)andθse(blue line,unit:K)at 925 hPa,wind and vertical velocity at 700 hPa(red line,unit:Pa·s-1)at(a)08∶00 BT,and(b)14∶00 BT,and(c)20∶00 BT 7 October 2013,and(d)14∶00 BT,and(e)20∶00 BT 28 September 2016,and(f)20∶00 BT 29 September 2015.

“鮎鱼”登陆后，与西南季风相连接的西南气流持续强大，西南急流和东南急流共同向其输送水汽和能量(图4a)，水汽辐合和不稳定能量在浙江南部地区长时间持续(范爱芬等，2019)。而“杜鹃”登陆后与西南季风相连接的西南气流明显减弱，29日20时已基本脱离了西南季风，主要由东南急流向其输送水汽和能量，东南急流与偏东急流的辐合位于浙江中北部沿海地区(图4b)。这是“鮎鱼”和“杜鹃”路径相似，登陆后降水分布出现差异的主要原因。但“杜鹃”减弱消亡期间，加强西伸的副高西南侧东南急流持续强大，向浙江中北部沿海地区输送水汽和能量，使该地区同样具备出现特大暴雨的有利条件。与“鮎鱼”、“杜鹃”不同，“菲特”没有与西南季风相连接，其东侧是相距1 160 km以上的强台风“丹娜丝”。双台风环流与强大副高之间的东南偏东急流为“菲特”输送充沛的水汽和能量。登陆后，随着“丹娜丝”的偏北移动，双台风环流与强大副高之间的东南偏东急流逐渐北抬至浙江北部到江苏(图4c)，该东南偏东急流以及“丹娜丝”北侧的偏东急流(图4d)使浙江北部至江苏东南地区的水汽和能量输送得以持续。谢惠敏等(2016)的分析将“菲特”强降水分为二个阶段∶第一阶段，双台风作用促成了降水的极端性，“丹娜丝”向降水区域输送了约79%的水汽；第二阶段，“丹娜丝”与冷空气的共同作用导致了强降水，偏东气流向降水区域输送了73.5%的水汽。

图4 “鮎鱼”2016年9月28日14时(a)、“杜鹃”2015年9月29日20时(b，925 hPa水汽通量和风)和“菲特”2013年10月7日08时(c)、20时(d)500 hPa位势高度(红色线，单位：dagpm)、850 hPa水汽通量(阴影，单位g·(cm·hPa·s)-1)和风场Fig.4 500 hPa geopotential height(red line,unit:dagpm)and 850 hPa vapor flux(shaded,unit:g·(cm·hPa·s)-1)and wind at(a)14∶00 BT 28 September 2016,(b)20∶00 BT 29 September 2015,(c)08∶00 BT 7 October 2013 and(d)20∶00 BT 7 October 2013.

图5为925 hPa水汽通量辐合、θse和700 hPa垂直速度(其中，图5c为850 hPa垂直速度)的水平分布。从图中可以看出，“菲特”登陆后，低空水汽通量辐合、θse大值区和大尺度强迫抬升的重叠区由登陆点北侧的浙江南部地区(图5a)逐渐北抬至浙江北部到江苏东南地区(图5b)。7日20时江苏东南地区是冷暖空气交汇的θse密集锋区(332～344 K)，锋区前沿的浙江北部的东部地区θse超过344 K，水汽通量辐合中心增强到-12×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1以上，上升速度增强到-1.5 Pa·s-1以上(图5c)。之后弱冷空气继续缓慢渗透，暖湿气流进一步西进和北推，水汽和能量输送持续并加剧(图略)。7日白天至8日上午，在暖湿气流北上和弱冷空气缓慢南下的对峙过程中，水汽通量辐合、θse大值区或锋区以及大尺度强迫抬升的重叠区在浙江北部至江苏东南地区持续(图5b、c)，导致该地区强降水长时间持续，特大暴雨发生(图2b、c)。

“鮎鱼”减弱期间，低空水汽通量辐合、θse大值区和大尺度强迫抬升的重叠区在浙江南部地区一直持续达24 h，且水汽充沛，不稳定能量强(图5d、e)。登陆后10 h的28日14时浙江南部地区θse达352 k以上，水汽通量及其辐合分别达到40 g·(cm·hPa·s)-1(图4a)和-17×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1以上(图5d)，致使温州和丽水部分市县日雨量超过历史极值。“杜鹃”登陆后，随着西南季风的中断，水汽和能量输送明显减弱。但浙江沿海地区受“杜鹃”残涡与副热带高压之间强大东南急流的影响(图4b)，29日20时水汽通量辐合也达-10×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1左右(图5f)，350 K以上的θse持续，未来12 h特大暴雨位于水汽通量辐合与θse大值区以及大尺度强迫抬升的重叠区。“杜鹃”和“菲特”均在浙江北部地区产生暴雨，但相较“菲特”水汽通量辐合、θse大值区或锋区以及大尺度强迫抬升在浙江北部地区的长时间持续，“杜鹃”主要集中在浙江中北部沿海地区，且持续时间相对较短，其降水范围和累积雨量均较“菲特”小。

4 中尺度对流的发生发展

4.1 中尺度对流特征

“菲特”、“鮎鱼”和“杜鹃”倒槽特大暴雨的对流特征明显。一是雨强大，强降水持续时间长。省级气象观测站1 h最大雨量“菲特”和“鮎鱼”达110 mm，“杜鹃”90 mm；特大暴雨区代表站小时雨量大于20 mm的累计持续时间达到或超过7 h(图1d、e、f)。二是Tbb低于-32℃(图3)。三是中心强度45 dBz以上的强回波单体呈带状分布，垂直发展高度超过5 km(图略)。但对流的强度和特征有差异，“鮎鱼”的对流发展最强，“菲特”相对弱一些，对流范围和持续时间“杜鹃”相对较小和较短。“鮎鱼”减弱期间，对流发展旺盛，浙江南部地区Tbb低于-55℃，最低达-65℃以上(图3b)，回波结构紧密，反射率梯度大，强度在45 dBz以上，中心强度55 dBz，回波带上可判别出多个冰雹(范爱芬等，2019)。“菲特”减弱期间，Tbb大部在-35～-45℃(图3a)之间，回波结构松散，反射率梯度小，强度大部在35～45 dBz，但强回波单体强度达到50 dBz(图8)。“杜鹃”倒槽对流范围相对较小，主要集中在宁波地区，Tbb也低于-55℃(图3c)，回波结构松散，但反射率梯度大(图10)，45 dBz回波高度达6 km(范爱芬等，2017)。

4.2 大气层结和不稳定条件

三个秋季台风减弱期间，特大暴雨只出现在路径右侧数百公里外的倒槽处，而非路径附近，与大气层结的不稳定程度紧密相关。“菲特”、“鮎鱼”和“杜鹃”倒槽区域的θse和垂直速度剖面(图6a—c)显示500 hPa或600 hPa与边界层θse的差值达-10 K以上，大气层结不稳定。而减弱的台风中心附近大气层结不稳定性较倒槽区域要弱得多(图6d—f)，甚至接近于中性，导致其降水的对流性弱或为稳定性降水，降雨强度明显弱于倒槽区域，未能出现特大暴雨。“菲特”和“鮎鱼”减弱期间，均有冷空气影响，但冷空气影响的方式不尽相同，不同的大气层结特征和不稳定能量导致中尺度对流特征和强度不同。

“鮎鱼”28日早晨在暖湿大气(θse=352 K)中登陆闽中，强度减弱缓慢，登陆后继续与西南季风连接，浙江南部地区θse在352 K以上(图5d)。而“菲特”登陆前有冷空气(θse≤340 K)影响华东地区，7日凌晨登陆闽北时，福建除沿海地区θse为340 K外，其他大部θse在336~340 K之间(图略)，在干冷的大气中行进，“菲特”强度快速减弱。登陆后，受低空东南暖湿气流的持续影响，浙江大部地区θse≥344 K以上(图5b)，较“鮎鱼”低8 K以上。显然，与“鮎鱼”倒槽相比，“菲特”倒槽的不稳定能量相对较弱，这是其对流发展不如“鮎鱼”的原因之一。

“菲特”冷空气从边界层缓慢渗透(图3a)，7日下午到夜里侵入倒槽暖湿空气中，形成冷垫，低空暖湿气流沿倾斜的“楔状”冷垫爬升，大气不稳定性弱于“鲇鱼”倒槽，大尺度上升运动区南北范围大，相较“鮎鱼”强迫抬升不够深厚，最大上升区位于浙江北部到江苏南部上空600—800 hPa(图6a)。这是“菲特”减弱期间对流相对不强的又一重要原因。与“菲特”不同，“鮎鱼”冷空气除了从边界层影响外(图3b)，中空还有干冷空气侵入，28日下午干冷空气侵入浙江南部地区，其大气层结为干冷空气叠加在高能量的暖湿空气上，600 hPa与近地层的θse相差-15 K，浙江南部地区的强迫抬升为深厚的垂直运动，且低空堆积了强大的不稳定能量(图6b)，强大深厚的上升运动穿越低空高能区，对流发展旺盛。

图6 三个秋季台风倒槽和减弱台风中心的垂直速度(阴影，单位∶Pa·s-1)、θse(等值线，单位∶K)和v-ω合成矢量(ω放大10倍)垂直剖面:(a)7日20时沿121.5°E“菲特”倒槽剖面；(b)28日14时沿120.5°E“鮎鱼”倒槽剖面；(c)29日20时沿121.5°E“杜鹃”倒槽剖面；(d)7日14时沿117.5°E”菲特”低压剖面；(e)28日14时沿116.5°E“鮎鱼”低压剖面；(f)29日20时沿116.5°E“杜鹃”低压剖面Fig.6 Vertical sections of vertical velocity(shaded,unit∶Pa·s-1),θse(red line,unit∶K)and v—ωcombined wind at typhoon inverted trough and weakening typhoon center(a)20∶00 BT 7 October 2013,(b)14∶00 BT 28 September 2016,(c)20∶00 BT 29 September 2015，(d)14∶00 BT 7 October 2013,(e)14∶00 BT 28 September 2016,and(f)20∶00 BT 29 September 2015.

“杜鹃”减弱消亡期间，低空暖湿层伸展至850 hPa以上，基本没有冷空气影响(图3c)。但浙江中北部地区的东部500 hPa与850 hPa的θse的差值达-8 K以上(图6c)；同时，副高西南边缘与台风残留低压倒槽之间的850 hPa东南急流达16 m·s-1以上，低空θse不断增强，29日下午到夜里达350 K以上，并在近地层沿海形成能量梯度区，呈南北向分布，与海岸线一致(图略)。该地区29日20时之后中尺度对流强烈发展。

4.3 中尺度对流的可能触发因子

朱乾根等(2000)认为当天气尺度所形成的不稳定环境条件已具备时，只要存在使大气抬升的触发条件，中尺度系统即可生成。由上分析可知，三个秋季台风登陆后减弱消亡期间，均具备天气尺度所形成的不稳定条件。下面的分析表明，它们的倒槽区域均具备使大气抬升的触发条件，包括低空切变、冷空气、地面中尺度辐合以及地形强迫等。多个强迫因子的共同作用触发了对流系统的发生发展和持续。

孙淑清等(1980)的研究认为低空急流具有超强的非地转性，有利于暴雨的发生。孙建华等(2006)的分析也表明低空急流对台风倒槽中尺度对流云团的发展具有重要作用。三个秋季台风倒槽对流系统的发生发展均与低空急流及其辐合相对应。“菲特”减弱期间，浙北至苏南地区位于低空16 m·s-1以上东南急流与偏东、东北急流构成的辐合区中(图7)，中尺度对流持续(图8)，雷达回波反射率显示对流回波由海上向内陆持续输送。“鮎鱼”减弱消亡期间，中尺度对流在西南、东南和偏东急流交汇的浙南地区以及东南与东北急流交汇的浙北地区持续(图3b)。“杜鹃”停止编报后，925 hPa上14 m·s-1以上的东南急流与12 m·s-1的偏东急流在浙江中北部沿海构成的切变辐合区同样是未来12 h中尺度对流的发生发展地(图3c)。

7日上午，“菲特”登陆后快速减弱，干冷平流到达江苏东南地区，并渗透到安徽与浙西北交界处(图7a)。之后弱冷空气继续渗透南下，与东南偏东急流携带的高能量暖湿气流对峙，形成锋区，倒槽顶部的上海至江苏东南部、浙北东部地区分别位于锋区内和锋前暖湿区中(图7b)。在低空急流和辐合的强迫基础上，受冷空气(锋区)、地面中尺度辐合和地形强迫的共同触发，浙北至江苏东南地区中尺度对流持续发生发展(图8)。

图8 “菲特”2013年10月7日08时极大风(箭头)与10∶30雷达反射率(a，单位：dBz)；7日14时极大风与15∶30雷达反射率(b)和8日02∶00极大风与03∶10雷达反射率(c)Fig.8 1 h maximum wind at 08∶00 BT and reflectivity(unit:dBz)at 10∶30 BT 7，(b)1 h maximum wind at 14:00 BT and reflectivity at 15:30 BT 7，and(c)1 h maximum wind at 02∶00 BT and reflectivity at 03∶10 BT 8 October 2013.

地面加密观测资料显示，7日白天江苏东南地区东北风，杭州湾以南地区偏东风(图8a、b)(下午杭州湾西部出现偏北风)，小时极大风速均为8～12 m·s-1；夜里江苏东南地区东北风增强到12～16 m·s-1,偏北风南下到浙中东部地区(图7c)，在偏东与东北、东北与偏北风构成的中尺度辐合(包括多条小尺度辐合线)、杭州湾喇叭口地形和浙北地区东北-西南走向的天目山脉和四明山脉山地强迫作用下，浙北至江苏东南地区中尺度对流持续发展。7日白天江苏东南部的锋区内带状回波，呈东北—西南分布；浙北地区的锋前回波带，呈西北—东南走向；与环境风向一致，“列车效应”明显(图略)。两条对流回波带的交接地浙西北地区回波最强，湖州地区并有山地强迫抬升影响，天荒坪水库7日08—20时12 h雨量428 mm，接近平原雨量的4倍。宁波地区西面是四明山，西部山区地势较高，东面临海，北接杭州湾，南部是丘陵山地。在偏东大风和东北大风影响下，既有海岸强迫，又有山地强迫，暴雨强度与浙西北地区相当，最强降雨出现在西部余姚和奉化山区，余姚梁辉水库7日02时—8日02时雨量513 mm。

“鮎鱼”减弱期间，浙南地区大气极为不稳定，中空有干冷空气侵入，大尺度上升运动强大深厚(图6b)。同时，低空有冷空气缓慢南下，2016年9月28日下午925 hPa冷空气前锋到达江苏与浙江交界地带，冷平流侵入浙西和浙北地区(图9a)，地处354 K以上高能舌中的浙南地区，受低空冷平流触发和中空干冷空气侵入的共同影响，有块状中尺度对流强烈发展。之后冷空气进一步南下，向浙南地区靠近，同时低空西南和东南急流在浙南地区持续交汇，在冷暖空气的对峙过程中(图9b)，锋区前沿中尺度对流持续发展(图3b)。另外，丽水地区和温州西部复杂的山地强迫和中尺度辐合(图略)也加剧了对流的发展和持续，最强降水位于温州西部文成山区，文成朱雅社区28日05时—29日05时雨量584 mm，12 h最大雨量超过400 mm。

图9 2016年9月28日14时(a)和20时(b)925 hPa温度平流(阴影,单位:10-5 K·s-1)、风和θse(红色线，单位:K)Fig.9θse(red line,unit:K),wind and temperature advection(shaded,unit:10-5 K·s-1)at 925 hPa at(a)14∶00 BT and(b)20∶00 BT 28 September 2016.

“杜鹃”减弱期间，中尺度对流在边界层东南急流与偏东急流辐合造成的动力强迫基础上，受海岸强迫和地面中尺度辐合的共同触发而强烈发展(图10)。地面加密观测资料显示29日夜里浙中北沿海出现12 m·s-1以上的东南大风，最强达16 m·s-1以上,杭州湾北岸以及四明山东侧的宁波地区存在多条中小尺度辐合线。19时杭州湾及其北岸的嘉兴地区12 m·s-1以上的东南风与东北风之间的中尺度切变上有一中心强度大于45 dBz的中尺度对流系统加强发展,同时宁波地区受地面中尺度辐合触发，有中心强度45 dBz的南北向狭窄带状回波发展(图10a)。之后，随着沿海东南大风的持续，海岸强迫加强，并与地面中尺度辐合强迫共振，对流发展最为旺盛，半夜前后，浙中北沿海地区对流连成一线(图10b)，45 dBz回波高度达6 km左右，宁波地区小时最大雨量为90 mm。随着东南暖湿气流的持续北上，杭州湾北岸的东北风逐渐被东南风替代，中尺度对流消亡；而宁波地区受地面中尺度辐合和海岸强迫的共同影响，中尺度对流持续发展(图10c、d)，环境风场与回波带走向基本一致，回波带较长，反射率梯度大，通过同一地区的强回波较多，特大暴雨发生，最强降雨出现在宁波沿海地区，镇海站29日20时—30日8时12 h雨量276 mm。

图10 “杜鹃”2015年29日19时(a)、30日00时(b)、30日03时(c)和30日05时(d)地面1 h极大风和杭州雷达0.5度仰角反射率因子(阴影，单位：dBz)Fig.10 One hour maximum surface wind and radar reflectivity of 0.5°elevation(shaded,unit:dBz)at(a)19∶00 BT 29 September,(b)00∶00 BT 30 September,(c)03∶00 BT 30 September,and(d)05∶00 BT 30 September 2015.

5 结论

本文通过对秋季台风“菲特”、“鲇鱼”和“杜鹃”登陆后倒槽特大暴雨的大尺度环流特征和中尺度对流的可能触发因子进行分析研究，得出以下结论：

(1)副高、西南季风和双台风等大尺度环流的合理配置为三个秋季台风倒槽特大暴雨的产生提供了极为有利的水汽和动力、热力条件。特大暴雨发生在低空水汽通量辐合、θse大值区或锋区以及大尺度强迫抬升的重叠区域。台风倒槽区域和减弱的台风中心附近均出现了水汽辐合、θse和强迫抬升的持续，大尺度模式往往将强降水预报在减弱的台风中心附近，实况是特大暴雨出现在层结不稳定性强的倒槽区域，业务预报需特别关注大气层结的不稳定程度。

(2)“菲特”倒槽和“鮎鱼”倒槽均有冷空气影响，在冷空气南侵的同时，暖湿气流北上，在冷暖空气的对峙过程中，中尺度对流长时间持续。但它们的冷空气影响方式、大气层结特征和不稳定能量有差异，中尺度对流的强度和特征不同。“鮎鱼”减弱期间，浙南地区边界层θse为352 K以上，中空干冷空气叠置在低空锋前高温高湿区上，触发深厚的垂直上升运动，中尺度对流呈块状分布，发展旺盛。“菲特”减弱消亡期间，边界层θse低于348 K，冷空气仅从低空南下，暖湿气流在冷垫上爬升，触发倾斜上升运动，中尺度对流呈片状分布，相较“鮎鱼”发展相对弱一些。但中尺度对流长时间在相同地点持续，其暴雨强度与“鮎鱼”相当。“杜鹃”倒槽基本没有冷空气影响，但浙中北沿海地区处于592 dagpm副高西伸脊的西南边缘，大气层结不稳定，在低空切变、地面中尺度辐合和海岸强迫的共同触发下，中尺度对流发生发展，海岸强迫和地面中尺度辐合共振时，对流发展强烈。

(3)业务预报需特别关注台风倒槽的对流强度、特征和持续时间，抓住中尺度对流的可能触发因子。如宁波、温州和湖州地区地势特殊，不同的风向造成的地形强迫不同，对流的强度和特征及强降水落区不同，需时刻注意地面加密观测的风向风速变化，结合实况降水，及时订正已经出现偏差的倒槽降水预报。